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吸收与解吸实验

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2024年3月25日发(作者:顿虹雨)

吸收与解吸实验

一、实验目的及任务:

1、熟悉填料塔的构造与操作。

2、观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。

3、掌握总传质系数K

x

a的测定方法并分析影响因素。

4、学习气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质

问题的方法。

二、基本原理:

本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作),

送入解吸塔顶再用空气进行解吸,实验需测定不同液量和气量下

的解吸总传质系数K

x

a,并进行关联,得到K

x

a=AL

a

·V

b

的关联

式,同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。

本实验引入了计算机在线数据采集技术,加快了数据记录与处理

的速度。

1、填料塔流体力学特性:

气体通过干填料层时,流体流动

引起的压降和湍流流动引起的压降

规律相一致。在双对数坐标系中,此

压降对气速作图可得一斜率为1.8~

2的直线(图中aa线)。当有喷淋量

时,在低气速下(c点以前)压降也

正比于气速的1.8~2次幂,但大于

同一气速下干填料的压降(图中bc

段)。随气速的增加,出现载点(图

图1 填料层压降–空

1中c点),持液量开始增大,压降-

塔气速关系示意图

气速线向上弯,斜率变陡(图中cd段)。

到液泛点(图中d点)后,在几乎不变的气速下,压降急剧上升。

2、传质实验:

填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中,两相

传质主要是在填料有效湿表面上进行,需要计算完成一定吸收任

务所需填料高度,其计算方法有:传质系数法、传质单元法和等

板高度法。

本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小,可认为

气液两相的平衡关系服从亨利定律,即平衡线为直线,操作线也

是直线,因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

整理得到相应的传质速率方式为:

G

A

K

x

aV

p

x

m

K

x

aG

A

V

p

x

m

其中

x

m

(x

1

x

e1

)

(x

2

x

e2

)

x

x

e1

ln

1

x

2

x

e2

G

A

L

x

1

x

2

V

p

Z

相关的填料层高度的基本计算式为:

Z

x

1

Ldx

H

OL

N

OL

H

OL

Z/N

OL

x

2

K

x

a



x

e

x

x

1

其中

N

OL

x

2

x

x

2

dxL

H

OL



1

x

e

x

x

m

K

x

a



式中:

G

A

—单位时间内氧的解吸量[Kmol/h]

K

x

a —总体积传质系数[Kmol/m

3

•h•Δx]

V

P

—填料层体积[m

3

]

Δx

m

—液相对数平均浓度差

x

1

—液相进塔时的摩尔分率(塔顶)

x

e1

—与出塔气相y

1

平衡的液相摩尔分率(塔顶)

x

2

—液相出塔的摩尔分率(塔底)

- 1 -

2024年3月25日发(作者:顿虹雨)

吸收与解吸实验

一、实验目的及任务:

1、熟悉填料塔的构造与操作。

2、观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。

3、掌握总传质系数K

x

a的测定方法并分析影响因素。

4、学习气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质

问题的方法。

二、基本原理:

本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作),

送入解吸塔顶再用空气进行解吸,实验需测定不同液量和气量下

的解吸总传质系数K

x

a,并进行关联,得到K

x

a=AL

a

·V

b

的关联

式,同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。

本实验引入了计算机在线数据采集技术,加快了数据记录与处理

的速度。

1、填料塔流体力学特性:

气体通过干填料层时,流体流动

引起的压降和湍流流动引起的压降

规律相一致。在双对数坐标系中,此

压降对气速作图可得一斜率为1.8~

2的直线(图中aa线)。当有喷淋量

时,在低气速下(c点以前)压降也

正比于气速的1.8~2次幂,但大于

同一气速下干填料的压降(图中bc

段)。随气速的增加,出现载点(图

图1 填料层压降–空

1中c点),持液量开始增大,压降-

塔气速关系示意图

气速线向上弯,斜率变陡(图中cd段)。

到液泛点(图中d点)后,在几乎不变的气速下,压降急剧上升。

2、传质实验:

填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中,两相

传质主要是在填料有效湿表面上进行,需要计算完成一定吸收任

务所需填料高度,其计算方法有:传质系数法、传质单元法和等

板高度法。

本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小,可认为

气液两相的平衡关系服从亨利定律,即平衡线为直线,操作线也

是直线,因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

整理得到相应的传质速率方式为:

G

A

K

x

aV

p

x

m

K

x

aG

A

V

p

x

m

其中

x

m

(x

1

x

e1

)

(x

2

x

e2

)

x

x

e1

ln

1

x

2

x

e2

G

A

L

x

1

x

2

V

p

Z

相关的填料层高度的基本计算式为:

Z

x

1

Ldx

H

OL

N

OL

H

OL

Z/N

OL

x

2

K

x

a



x

e

x

x

1

其中

N

OL

x

2

x

x

2

dxL

H

OL



1

x

e

x

x

m

K

x

a



式中:

G

A

—单位时间内氧的解吸量[Kmol/h]

K

x

a —总体积传质系数[Kmol/m

3

•h•Δx]

V

P

—填料层体积[m

3

]

Δx

m

—液相对数平均浓度差

x

1

—液相进塔时的摩尔分率(塔顶)

x

e1

—与出塔气相y

1

平衡的液相摩尔分率(塔顶)

x

2

—液相出塔的摩尔分率(塔底)

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